电涌保护器基础知识

什么是电涌保护？

可以将电涌保护当作夜总会的保镖。他可能只允许某些人进入并迅速抛弃麻烦制造者。变得更有趣了吗？好吧，一个好的全屋电涌保护装置基本上可以完成同样的事情。它仅允许您家庭需要的电力，而不能满足公用事业公司带来的不规范的过电压；然后，它可以保护您的设备免受房屋内浪涌可能引起的任何麻烦。整个房屋的电涌保护设备（SPD）通常连接到电气服务箱，并位于附近，以保护家庭中的所有电器和电气系统。

我们自己创造的房屋中80％的电涌。

像许多电涌抑制带一样，我们习惯于整个房屋的电涌保护器使用金属氧化物压敏电阻（MOV）来分流电涌。 MOV会受到不好的说唱，因为在电涌条中，一次电涌可以有效地终止MOV的用处。但是与大多数浪涌保护条中使用的浪涌保护器不同，全屋系统中的浪涌保护器是为分流大型浪涌而设计的，并且可以持续数年。据专家称，如今，越来越多的房屋建筑商将整座房屋的电涌保护器作为标准的加法器提供，以帮助他们与众不同并保护屋主在电子系统上的投资-尤其是当某些敏感的系统可以由房屋建筑商出售时。

关于全屋电涌保护，您应该了解以下五件事：

1.今天，房屋比以往任何时候都更需要整个房屋的电涌保护。

我们的专家说：“过去几年，房屋发生了很大变化。” “还有更多的电子设备，甚至在带LED的照明中，如果将LED拆开，那里也会有一块电路板。洗衣机，干衣机，家用电器今天也有电路板，因此，今天还有更多需要保护的房屋，以防电涌—甚至是房屋的照明。 “我们正在将很多技术插入房屋中。”

2.闪电并不是家庭中电子设备和其他系统的最大危险。

专家说：“大多数人认为电涌是闪电，但80％的电涌是短暂的（短而强烈的脉冲），我们会自行产生。” “它们在家庭内部。” 像空调设备和家用电器中的发电机和电动机会在家庭的电线中引入小浪涌。 Pluemer解释说：“一次大的浪潮很少会一次带走电器和所有物品，”但是多年来的那些小浪潮会加在一起，降低电子产品的性能，并缩短其使用寿命。

3.整个房屋的电涌保护器可保护其他电子设备。

您可能会问：“如果房屋中的大多数有害电涌来自交流设备和电器之类的机器，为什么要在断路器面板上对整个房屋进行电涌保护？” 答案是，专用电路上的设备或系统（例如空调单元）将通过电涌面板将电涌发送回去，可以在电涌面板上将电涌分流，以保护家中的其他一切。

4.整个房屋的电涌保护器应分层放置。

如果设备或设备通过在其他设备之间共享且不专用的电路发送电涌，则这些其他插座可能会受到电涌的影响，这就是为什么您不希望仅在配电盘上发生这种情况。电涌保护器应在房屋中分层放置，既要在电气服务处保护整个家庭，又要在使用时保护敏感的电子设备。对于许多家庭影院和家庭娱乐系统，建议使用具有浪涌抑制功能的功率调节器以及向音频/视频设备提供滤波后的功率的能力。

5.在整个房子中寻找什么浪涌保护装置。

大多数使用120伏电压的房屋都可以通过额定80kA的电涌保护器得到充分的保护。很有可能家庭不会看到50kA至100kA的大峰值。浪涌到达房屋时，即使附近的雷击在电力线上传播也将消失。一个家庭可能永远不会看到超过10kA的浪涌。但是，例如，接收到10kA浪涌的额定10kA的设备可能会在一次浪涌中耗尽其MOV浪涌分流能力，因此大约80kA的电流将确保其持续时间更长。带子面板的房屋应增加大约kA额定值一半的保护。如果某个区域有很多雷电，或者附近有使用重型机械的建筑物，请寻找80kA的额定值。

什么是负载管理？

负载管理系统使工业管理和设施工程师可以控制何时从电源系统添加或卸载负载，从而使并联系统更加坚固，并改善了许多发电系统中关键负载的电能质量。以最简单的形式，负载管理（也称为负载增加/减少或负载控制）允许在电源容量降低或无法支持整个负载时移除非关键负载。

它使您可以确定何时需要删除或重新添加负载

如果卸下了非关键负载，则关键负载可以在某些情况下保留功率，否则它们可能会因过载状况而导致电能质量下降，或者由于电源的保护性关闭而失去电源。它允许根据某些条件（例如发电机过载情况）从发电系统中消除非关键负载。

负载管理可根据某些条件（例如发电机负载，输出电压或交流频率）对负载进行优先级排序，删除或添加。在多发电机系统上，如果一台发电机关闭或不可用，则负载管理可将优先级较低的负载从总线上断开。

它提高了电能质量，并确保所有负载都能正常运行

这样可确保即使系统的总容量低于最初计划的容量，关键负载仍可正常运行。另外，通过控制释放了多少非关键负载以及哪些非关键负载，负载管理可以根据实际的系统容量为最大数量的非关键负载供电。在许多系统中，负载管理还可以改善电源质量。

例如，在具有大电动机的系统中，电动机的启动可以错开，以在每个电动机启动时提供稳定的系统。负载管理可以进一步用于控制负载组，因此当负载低于所需极限时，可以激活负载组，从而确保发电机正常运行。

负载管理还可以减轻负载，以便单个发电机可以连接到总线而不会立即过载。可以逐渐增加负载，在增加每个负载优先级之间会有时间延迟，使发电机能够恢复步进之间的电压和频率。

什么时候应该使用负载管理？

在许多情况下，负载管理可以提高发电系统的可靠性。几个应用程序中使用负载管理的地方可能会在下面突出显示。

标准并行系统
死区并联系统
单发电机系统
有特殊排放要求的系统

标准并行系统

大多数标准并行系统已用于某种类型的负载管理，因为负载必须由单个发电机供能，然后其他发电机才能与其同步并增加发电能力。此外，该单个发电机可能无法提供整个负载的功率需求。

标准并联系统将同时启动所有发电机，但是如果其中一台发电机不能为并联总线供电，则它们将无法彼此同步。选择一台发电机为总线通电，以便其他发电机可以与其同步。尽管大多数发电机通常在第一台发电机关闭后的几秒钟内就已同步并连接到并行总线，但同步过程要花费一分钟，足够长的时间使过载导致发电机关闭，这种情况并不少见。保护自己。

其他发电机可以在该发电机关闭后接近死线，但它们的负载将导致另一台发电机过载，因此它们的行为可能相似（除非发电机大小不同）。此外，由于异常的电压和频率水平或频率和电压波动，发电机可能难以同步到过载的母线，因此负载管理的加入可以帮助使更多发电机更快地上线。

为关键负载提供良好的电能质量

正确配置的负载管理系统通常会通过确保在线发电机不会过载，从而在同步过程中为关键负载提供良好的电能质量，即使同步过程花费的时间比预期的长。负载管理可以多种方式实现。标准并联系统通常由并联开关设备控制，该并联开关设备通常包含一个可编程逻辑控制器（PLC）或另一个控制系统操作顺序的逻辑设备。并联开关设备中的逻辑设备也可以执行负载管理。

负载管理可以由单独的负载管理系统执行，该系统可以提供计量功能或可以使用来自并联开关设备控件的信息来确定发电机负载和频率。建筑物管理系统还可以执行负载管理，通过监督控制来控制负载，并且不需要开关来中断对它们的电源。

死区并联系统

死区并联与标准并联的不同之处在于，所有发电机都可以在其稳压器激活和励磁交流发电机励磁之前进行并联。

如果死区并联系统中的所有发电机均正常启动，则电力系统将达到额定电压和频率，并具有可为负载提供负载的全部发电能力。因为正常的死区并联顺序不需要单个发电机来为并联母线通电，所以负载管理在正常的系统启动过程中不需要卸掉负载。

但是，与标准并联系统一样，死区并联也可以启动和停止单个发电机。如果一台发电机因服务而停机或由于其他原因而停止运转，则其他发电机仍可能过载。因此，类似于标准并行系统，负载管理在这些应用程序中可能仍然有用。

死区并联通常由具有并联功能的发电机控制器执行，但也可以由并联开关设备安装来执行。具有并行功能的发电机控制器通常提供内置的负载管理，从而允许负载优先级直接由控制器管理，而无需并联开关柜控制器。

单发电机系统

单发电机系统通常比并联的发电机系统复杂。当经受间歇性负载或负载变化时，这样的系统可以使用发电机控制器中的负载管理来控制负载。

间歇性负载（例如冷却器，感应烤箱和电梯）不会消耗连续的功率，但是会突然且显着地改变功率需求。负载管理在发电机能够处理正常负载的情况下很有用，但是在某些情况下，间歇负载可能会使系统的总负载增加到发电机的最大功率容量以上，从而有可能损害发电机输出的电能质量或导致保护性停机。负载管理还可用于将负载错开施加到发电机上，从而最大程度地减小由于涌入大电机负载而引起的电压和频率变化。

如果本地法规要求负载控制模块用于发电机额定输出电流小于服务入口电流额定值的系统，则负载管理也可能很有用。

有特殊排放要求的系统

在某些地理区域中，发电机在运行时始终具有最低负载要求。在这种情况下，可以使用负载管理将负载保持在发电机上，以帮助满足排放要求。对于此应用，发电系统配有可控制的负载组。负载管理系统被配置为激励负载库中的各种负载，以将发电机系统的输出功率维持在阈值以上。

某些发电机系统包括柴油机微粒过滤器（DPF），通常需要对其进行再生。在某些情况下，在DPF停车再生期间，发动机将降额至额定功率的50％，并且可以利用负载管理系统在此条件下消除一些负载。

什么时候不需要负载管理？

尽管负载管理可以改善任何系统中关键负载的电能质量，但是它可能会增加某些负载上电之前的延迟，增加安装的复杂性，并增加大量的接线工作以及零件成本，例如承包商或断路器。下面概述了一些可能不需要负载管理的应用程序。

适当大小的单发电机

通常不需要在大小合适的单台发电机上安装负载管理系统，因为不太可能发生过载，并且发电机关闭将导致所有负载失去动力，而不论优先级如何。

并联发电机以实现冗余

在有并联发电机且现场电源需求可由任何一个发电机支持的情况下，通常不需要负载管理，因为发电机故障只会导致另一台发电机启动，而负载只会暂时中断。

所有负载同样重要

在所有负载都同样重要的站点上，很难确定负载的优先级，减少一些关键负载，以便继续为其他关键负载供电。在此应用中，发电机（或冗余系统中的每个发电机）的尺寸应适当设置，以支持整个临界负载。

电涌来自哪里？

电气瞬变或电涌造成的损坏是电气设备故障的主要原因之一。电瞬变是持续时间很短的时间，每当电路突然发生变化时，高能量冲动就会施加在正常的电力系统上。它们可以源自设施内部和外部的多种来源。

不只是闪电

最明显的来源是雷电，但电涌也可能来自正常的公用事业开关操作或电导体的意外接地（例如，当架空电源线掉落到地面时）。浪潮甚至可能来自建筑物或设施内的传真机，复印机，空调，电梯，电动机/泵或弧焊机等。在每种情况下，正常的电路突然暴露于大剂量的能量下，这可能会对正在供电的设备产生不利影响。

以下是关于如何保护电气设备免受高能电涌的破坏性影响的电涌保护准则。适当大小和安装的电涌保护器在防止设备损坏方面非常成功，特别是对于当今大多数设备中的敏感电子设备而言。

接地是根本

电涌保护设备（SPD）也称为瞬态电压电涌抑制器（TVSS），旨在将大电流电涌转移到地面并绕过设备，从而限制施加在设备上的电压。因此，至关重要的是，您的设备必须具有良好的低电阻接地系统，并且所有建筑系统的接地都应连接到单个接地参考点。

没有适当的接地系统，就无法防止电涌。请咨询有执照的电工，以确保您的配电系统已按照美国国家电气法规（NFPA 70）进行了接地。

保护区

保护您的电气设备免受高能电涌影响的最佳方法是在整个工厂中策略性地安装SPD。考虑到电涌可能来自内部和外部源，因此，无论源位于何处，都应安装SPD以提供最大的保护。因此，通常采用“保护区”方法。

通过在主要服务入口设备（即，公用电源进入设施的位置）上安装SPD来实现第一级防御。这将提供保护，以防止来自外部的高能量电涌，例如雷电或市电瞬变。

但是，安装在维修入口的SPD不能防止内部产生的电涌。此外，并非所有来自外部电涌的能量都通过服务入口设备消散到地面。因此，应该在为关键设备供电的设施内的所有配电板上安装SPD。

同样，可以通过在本地为受保护的每台设备（例如计算机或计算机控制的设备）安装SPD来实现第三保护区域。每个保护区都增加了设施的整体保护，因为每个保护区都有助于进一步降低暴露在受保护设备上的电压。

SPD的协调

服务入口SPD通过将高能，外部电涌转移到地面，为设施提供了针对电气瞬变的第一道防线。它还将进入设施的电涌能量水平降低到可以由靠近负载的下游设备处理的水平。因此，需要对SPD进行适当的协调，以避免损坏安装在配电盘上或易受攻击的设备本地的SPD。

如果无法实现协调，则电涌传播所产生的多余能量可能会损坏2区和3区SPD，并破坏您要保护的设备。

什么是SPD评级？

对于当今市场上的所有不同类型，选择合适的电涌保护器（SPD）似乎是一项艰巨的任务。 SPD的电涌额定值或kA额定值是最容易被误解的额定值之一。客户通常要求SPD保护其200 Amp面板，并且倾向于认为面板越大，保护所需要的kA器件额定值就越大，但这是一个普遍的误解。

当电涌进入面板时，它并不在乎或不知道面板的大小。那么，如何知道应该使用50kA，100kA还是200kA的SPD？实际上，可以进入建筑物布线的最大浪涌为10kA，如IEEE C62.41标准中所述。那么，为什么需要额定200kA的SPD？简而言之–长寿。

所以有人可能会想：如果200kA是好的，那么600kA必须好三倍，对吧？不必要。在某些时候，评级会降低其回报率，只会增加额外的成本，而不会带来实质性的收益。由于市场上大多数SPD均使用金属氧化物压敏电阻（MOV）作为主要限制器件，因此我们可以探讨如何/为什么实现更高的kA额定值。如果MOV的额定值为10kA，并且出现10kA的电涌，它将使用其100％的容量。可以将其视为类似于油箱的地方，其中的电涌会使MOV略微降低（不再是100％充满）。现在，如果SPD具有两个并联的10kA MOV，则其额定值为20kA。

从理论上讲，MOV将平均分配10kA的电涌，因此每个MOV将占用5kA的电涌。在这种情况下，每个MOV仅使用了其容量的50％，这对MOV的降级程度要小得多（将更多的油留在油箱中以备日后使用。

为给定应用选择SPD时，必须考虑以下几点：

应用：

确保SPD专为将要使用的保护区域而设计。例如，服务入口处的浪涌保护器应设计为处理雷电或市电切换引起的较大电涌。

系统电压和配置

SPD设计用于特定的电压电平和电路配置。例如，可以通过四线Y型连接为服务入口设备提供480/277 V的三相电源，但本地计算机将安装到120 V的单相电源上。

允许电压

这是SPD允许受保护的设备暴露于的电压。但是，对设备的潜在损害取决于与设备设计相关的设备承受此直通电压的时间。换句话说，设备通常被设计为在很短的时间内承受高压，而在更长的时间内承受较低的电压浪涌。

联邦信息处理标准（FIPS）出版物“自动数据处理设备的电力指南”（FIPS出版号DU294）提供了有关钳位电压，系统电压和浪涌持续时间之间关系的详细信息。

例如，持续时间为480微秒的20 V线路上的瞬变可能会上升到接近3400V，而不会损坏根据该指南设计的设备。但是2300 V附近的电涌可以持续100微秒而不会造成损坏。一般来说，钳位电压越低，保护效果越好。

浪涌电流

额定浪涌保护器（SPD）可以安全地转移给定数量的浪涌电流而不会发生故障。该额定值的范围从几千安培到高达400千安培（kA）甚至更高。但是，雷击的平均电流仅为大约20 kA，而最高的测量电流刚好超过200 kA。击中电源线的闪电将在两个方向上传播，因此只有一半的电流流向您的设施。在此过程中，某些电流可能会通过公用设备消散到地面。

因此，平均雷击在服务入口处的潜在电流约为10 kA。此外，该国某些地区比其他地区更容易遭受雷击。在决定适合您的应用的SPD大小时，必须考虑所有这些因素。

但是，重要的是要考虑一下，额定值为20 kA的SPD足以抵御平均雷击和大多数内部产生的电涌，但是额定100 kA的SPD将能够应对额外的电涌而不必更换避雷器或保险丝。

RSPO标准

所有SPD均应按照ANSI / IEEE C62.41进行测试，并出于安全性考虑列入UL 1449（第二版）。

电涌保护器（SPD）上的各种产品标记真正含义是什么，哪些重要？

美国保险商实验室（UL）要求在UL列出或认可的SPD上标明某些标记。选择SPD时必须考虑的一些重要参数包括：

SPD类型

用于描述SPD的预期应用位置，位于设施的主要过流保护装置的上游或下游。 SPD类型包括：

第1类型

永久性安装的SPD，用于安装在服务变压器的次级和服务设备过电流设备的线路侧以及负载侧（包括电度表插座外壳和塑壳SPD）之间，而无需安装外部过电流保护装置。

第2类型

永久连接的SPD，用于安装在服务设备过流设备的负载侧，包括位于分支面板上的SPD和塑壳SPD。

第3类型

使用点SPD，安装在从电气服务面板到使用点的最小导体长度为10米（30英尺）的地方，例如，在受保护的使用设备上安装了有线连接，直接插入的插座型SPD。。距离（10米）不包括随SPD附带或用于附加SPD的导体。

第4类型

组件总成-由一个或多个Type 5组件以及一个断开连接（内部或外部）或一种符合有限电流测试的方法组成的组件总成。

1、2、3型零部件装配体

由具有内部或外部短路保护的第4类组件组成。

第5类型

离散元件浪涌抑制器，例如可安装在PWB上的MOV，可通过其引线连接或在带有安装装置和接线端子的外壳内提供。

标称系统电压

应与要安装设备的公用事业系统电压相匹配

MCOV

最大持续工作电压，这是设备在传导（钳位）开始之前可以承受的最大电压。它通常比标称系统电压高15-25％。

标称放电电流（I_n)

是通过具有8/20电流波形的SPD的电流峰值，其中SPD在15次电涌后仍保持功能。制造商从UL设定的预定水平中选择峰值。 I（n）级别包括3kA，5kA，10kA和20kA，并且也可能受测试的SPD类型限制。

VPR

电压保护额定值。 ANSI / UL 1449的最新修订版的额定值，表示当SPD受到6 kV，3 kA 8/20 µs组合波形发生器产生的浪涌时，SPD的“向上舍入”平均测量极限电压。 VPR是一种钳位电压测量值，四舍五入到标准值表之一。标准VPR等级包括330、400、500、600、700等。作为标准化的等级系统，VPR允许在相似SPD（即相同类型和电压）之间进行直接比较。